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Faire avancer la sûreté nucléaire

La Recherchev2

Les effets biologiques des expositions chroniques à des radionucléides et leurs impacts sur la santé

(janvier 2011)

DES RECHERCHES permettant d'évaluer les risques liés à des radionucléides et leurs impacts sur la santé

Le programme de recherche expérimentale ENVIRHOM-Santé ou Comprendre les effets d’une contamination chronique à faibles doses de radionucléide sur la santé

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Les perspectives du programme ENVIRHOM-Santé

Ingestion chronique de césium 137 en situation post-accidentelle

L'altération du système immuno-hématopoïétique chez les rongeurs

Les études réalisées sur les populations exposées aux retombées de l’accident de Tchernobyl ont montré de nombreuses altérations du système immunitaire comme une modification de la physiologie du thymus chez une population de liquidateurs1 (Yarilin et al., 1993), une diminution des taux d’immunoglobulines circulantes chez des enfants vivant sur les territoires contaminés (Titov et al., 1995) ou encore une modification des pourcentages de différentes populations de lymphocytes circulants, toujours chez des enfants (Vykhovanets et al., 2000). Une revue des études publiées en russe sur le sujet est parue récemment (Yablokov, 2009), et indique des modifications importantes de la numération-formule sanguine et une augmentation de l’incidence de pathologies myelodisplasiques parmi les populations vivant sur les territoires contaminés. Ces modifications du système immuno-hématopoïétique sont le plus souvent associées à la contamination par le césium-137, mais aussi, chez les liquidateurs, à l’irradiation externe reçue durant les opérations de nettoyage.


Nous avons donc utilisé le modèle murin d’ingestion chronique de césium-137 précédemment décrit pour analyser dans un premier temps le système hématopoïétique. Un suivi de la numération-formule sanguine, la mesure de la concentration sanguine de cytokines importantes dans la régulation hématopoïétique, le phénotypage des cellules médullaires et la détermination de la fréquence des progéniteurs hématopoïétiques dans la rate et la moelle osseuse ont été réalisés chez les souris depuis la naissance jusqu’à l’âge de 20 semaines. Le suivi de ces paramètres est représentatif de l’homéostasie du système hématopoïétique. Cependant, aucune modification de ces paramètres n’a été mise en évidence chez les animaux contaminés, quelque soit l’âge et le sexe des animaux (Bertho et al., 2010).


De même, différents paramètres phénotypiques et fonctionnels du système immunitaire ont été évalués. Là encore, aucune modification du système immunitaire n’a pu être mise en évidence chez les animaux contaminés. Ainsi, l’utilisation d’un modèle de vaccination comme test fonctionnel du système immunitaire n’a pas montré de modification significative de la réponse à deux antigènes, la toxine tétanique et l’hémocyanine d’ormeau géant. Cette réponse a été mesurée par détermination de la concentration sanguine d’IgG et d’IgM spécifiques des antigènes utilisés. Ce type de test, qui représente une réponse intégrée du système immunitaire, suggère fortement que l’ingestion chronique de césium-137 chez la souris, dans nos conditions expérimentales, n’induit pas d’effet majeur sur ces deux systèmes physiologiques, le système hématopoïétique et le système immunitaire.


Cette absence d’effet du césium-137 dans notre modèle murin d’ingestion chronique est en contradiction avec les études des populations humaines vivant sur les territoires contaminés, parmi lesquelles il a été montré de nombreuses modifications phénotypiques et fonctionnelles de ces deux systèmes physiologiques (Titov et al., 1995, Vykhovanets et al., 2000, Yablokov, 2009, Yarilin et al., 1993), bien que l’état sanitaire de la population avant l’accident de Tchernobyl reste mal connu. Cependant, si notre modèle murin est bien représentatif de l’ingestion chronique observée dans les territoires contaminés (comme ceci est montré par les études de biocinétique), d’autres facteurs ne sont pour l’instant pas pris en compte dans nos études. En effet, ce modèle murin présente un certain nombre de limitations.

figure 2

figure 2

Dosage des immunoglobulines de type G (IgG) chez les animaux contrôle (cercles) ou contaminés par 137Cs (carrés) et vaccinés avec un placebo (symboles blancs) ou avec l’hémocyanine d’ormeau géant (KLH, symboles noirs). Aucune différence significative de concentration en IgG n’a été observée chez les animaux contaminés par comparaison avec les animaux témoins pour la concentration d’IgG spécifiques de l’antigène. Par contre, les femelles contaminées par 137Cs présentent une concentration plus faible d’IgG spécifiques que les femelles témoin, mais uniquement pour les animaux ayant reçu une injection de placebo.

La première d’entre elles est la durée de contamination. Il est en effet difficile de comparer une contamination de 20 semaines chez la souris avec une contamination de plusieurs années ou dizaines d’années chez l’homme, même si des comparaisons d’âges peuvent être faites entre l’homme et les rongeurs (Quinn, 2005). D’autre part, une différence majeure apparait entre le modèle décrit ici, dans lequel l’influence d’un seul radionucléide à une concentration déterminée dans l’eau de boisson est étudiée, et les populations exposées aux retombées de l’accident de Tchernobyl. En effet, dans la majorité des études sur ces populations, les effets biologiques ou pathologiques observés sont corrélés soit au niveau moyen de contamination des sols par le césium-137 dans la région de l’étude (par comparaison avec une population vivant dans une zone peu ou pas contaminée), soit avec l’estimation des niveaux de contamination à postériori, comme ce fut le cas chez les liquidateurs. Or, ces populations sont le plus souvent exposées à la fois à une irradiation externe de faible niveau et à une contamination interne due à l’ingestion de produits radiocontaminés. De plus, dans la plupart des études, seule la dose absorbée due au césium-137 est prise en compte, alors que d’autres radionucléides potentiellement toxiques comme le strontium 90 sont également présents dans l’alimentation, bien qu’en concentrations plus réduites (Cooper et al., 1992, Handl et al., 2003). Il en résulte que les doses absorbées calculées sur la base des concentrations environnementales de césium-137 par ces populations pourraient être sous-estimées. Dans cette hypothèse, les pathologies observées parmi les populations vivant sur les territoires contaminées pourraient être liées, au moins en partie, à d’autres facteurs que la seule ingestion de césium-137. Il est donc envisagé de faire évoluer ce modèle de rongeur contaminé par ingestion chronique de césium-137 vers un modèle de contamination par un mélange de radionucléides, avec une gamme de concentrations plus large que la concentration unique utilisée jusqu’à présent.

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références

(1) Liquidateurs : nom donné en ex-URSS au personnel civil et militaire intervenu sur les lieux de la catastrophe de Tchernobyl  le 26 avril 1986, mais aussi les équipes impliquées dans la consolidation et l'assainissement du site à plus long terme, jusque dans les années 1990.

Bertho JM, Louiba S, Faure MC, Tourlonias E, Stefani J, Siffert B, Paquet F, Dublineau I (2010) Biodistribution of 137Cs in a mouse model of chronic contamination by ingestion and effects on the hematopoietic system. Radiat Environ Biophys 49:239-248.
Cooper EL, Zeiller E, Ghods-Esphahani A, Makarewicz M, Schelenz R, Frindik O, Heilgeist M, Kalus W (1992) Radioactivity in food and total diet samples collected in selected settlements in the USSR. Journal of Environmental Radioactivity 17:147-157.
Handl J, Beltz D, Botsch W, Harb S, Jakob D, Michel R, Romantschuk LD (2003) Evaluation of radioactive exposure from 137Cs in contaminated areas of Northern Ukraine. Health Physics 84:502-517.
Quinn R (2005) Comparing rat's to human's age: how old is my rat in people years? Nutrition 21:775-777.
Titov LP, Kharitonic GD, Gourmanchuk IE, Ignatenko SI (1995) Effects of radiation on the production of immunoglobulins in children subsequent to the Chernobyl disaster. Allergy Proc 16:185-193.
Vykhovanets EV, Chernyshov VP, Slukvin, II, Antipkin YG, Vasyuk A, Colos V (2000) Analysis of blood lymphocyte subsets in children living around Chernobyl exposed long-term to low doses of cesium-137 and various doses of iodine-131. Radiat Res 153:760-772.
Yablokov AV (2009) 5. Nonmalignant diseases after the Chernobyl catastrophe. Ann N Y Acad Sci 1181:58-160.
 Yarilin AA, Belyakov IM, Kusmenok OI, Arshinov VY, Simonova AV, Nadezhina NM, Gnezditskaya EV (1993) Late T cell deficiency in victims of the Chernobyl radiation accident: possible mechanisms of induction. Int J Radiat Biol 63:519-528.

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